Analiza mechanizmu asymetrycznego podziału komórek
W biologii zdolność komórek do wygenerowania dwóch różnych rodzajów komórek wymaga procesu podziału asymetrycznego. Ta wewnętrzna asymetria odgrywa kluczową rolę w rozwoju, podziałach komórek macierzystych oraz formowaniu zróżnicowanych komórek nabłonkowych lub nerwowych. Defekty w polaryzacji komórek wiązano nawet z przerzutami komórek nowotworów nabłonkowych. U wyższych eukariontów taka zdolność do polaryzacji wymaga ustanowienia domen w komórce, które nabywają różnych tożsamości molekularnych i funkcjonalnych. W badaniach polaryzacji kory zasadnicze znaczenie odegrał nicień z gatunku C.elegans. Przed podziałem komórki zarodkowej, kompleks białek o zachowanej polarności (PAR) podlega segregacji do przedniej połowy zarodka, podczas gdy w tym samym czasie w uzupełniającym regionie tylnym kształtuje się domena tylna. Chociaż uważa się, że przednie i tylne kompleksy polarności działają antagonistycznie, dokładne mechanizmy leżące u podstaw tego procesu są słabo poznane, a spójny model nie został jeszcze stworzony. W celu rozwiązania tego problemu, finansowany przez UE projekt "Ustanowienie polarności korowej w jednokomórkowym zarodku nicienia C. elegans" (Goehring-Polarity) zakładał zbadanie, jak specyficzne właściwości kinetyczne białek PAR przyczyniają się do powstawania dyskretnych i trwałych domen korowych. Naukowcy opracowali kilka nowych technik mikroskopii fluorescencyjnej, aby zająć się kwestią mobilności PAR w zarodkach. Odkryli, że PAR rozprzestrzeniają się swobodnie, wskazując, że żaden proces transportowy nie był odpowiedzialny za utrzymanie ich w odpowiednich połowach komórki. Zamiast tego, zasugerowano, że interakcja PAR z błoną komórkową spowodowała przestrzenną asymetrię w asocjacji i dysocjacji błony, co doprowadziło do polaryzacji komórek. Ponadto, opracowano model fizyczny dla polaryzacji komórki, gdzie PAR zostały rozproszone w komórce w celu wypierania się nawzajem od błony. Okazało się to nieocenionym narzędziem w ocenie roli poszczególnych PAR oraz ich roli w tworzeniu stabilnego wzorca. Działania podjęte w ramach projektu Goehring-Polarity zapewniły nowy wgląd w PAR oraz ich rolę w asymetrycznym podziale komórek. Dane te mają potencjalne implikacje dla komórek macierzystych, być może nawet w zakresie zastosowań terapeutycznych. Opracowane narzędzia będą przydatne również dla całej społeczności naukowej w badaniach kinetyki białek związanych z błoną komórkową.
